水庫大壩滲流控制與灌漿處理

程園園

【摘要】水庫大壩由于滲流破壞造成水庫失事占有一定的比例，滲流穩定對大壩安全至關重要。對非正常滲流如何進行檢測，如何制定和調整加固處理方案，施工步驟及如何實施更加切合實際的施工方案提出新的思路。

【關鍵詞】大壩安全；非正常滲流；處理方案；充填灌漿

1、滲流與大壩失事

由于滲流原因所造成的水庫大壩失事比例不同文獻給出不同結果，但接近半數的高比例還是占多數的。差異的存在是失事原因的歸類，由于滲流原因造成失事分為兩種情況，一類是直觀也是常見的，由于出現非正常滲流，滲流量過大造成的，而另一類，出逸點滲流量正常有的還偏小，由于壩體內孔隙水壓力增高，如壩體浸潤線過高引起土體強度指標下降，這一類與壩體排水有關，實際原因也是滲流，分析失事原因時將這一情況歸類于排水降壓工程措施失效上。滲流穩定對大壩安全至關重要，對于新建水庫和水庫除險加固工程必須引起高度重視，特別是土石壩，很少有由于壩體穩定問題失事的，滲流破壞造成失事的是占大多數的。

2、大壩滲流穩定控制

沒有任何手段可以阻止大壩滲流的存在，對滲流進行控制對大壩安全至關重要。控制好滲流，大壩的安全具有了一定的安全把握。壩體的防滲體設計與施工必須保證滲透系數和水力比降滿足滲透穩定要求，防止滲透變形的發生。滲透系數和水力比降是互為關聯的，防止滲透變形的發生從兩個方面采取措施，其一是減小水力梯度，具體措施，降低水頭或增加滲徑，增加滲徑是工程普遍采用的，一般采用水平和垂直防滲方式延長滲徑。其二在滲流溢出處設反濾，這項措施對提高土體允許水力比降，保證滲流穩定至關重要，但現實情況是，科學合理的反濾體設計和施工質量使這一措施大打折扣。

3、水庫大壩非正常滲流

非正常滲流危及大壩安全，也是較難處理的大壩病害。非正常滲流的現場表現，在背水壩坡上出現坡面土體飽和區，經擾動形成沼澤化；排水棱體處或遠離棱體下游處出現以隱流、線流、股流等型式的過大流量的滲流量；少見的在棱體處有流水聲響，或上游壩坡附近水面出現漏斗狀漩渦。上述情況的出現可以判斷已產生貫通性集中滲流。產生的原因是多種的，不論是由變形形成的貫穿性裂縫，還是剪切裂縫或是拉裂縫等，大部分與施工質量有關。但有一種形成原因要引起設計和施工的注意，對壩體內兩種相互接觸材質的彈性模量差異過大的接觸部位，必須引起高度重視，如在巖基上的土壩壩基、壩體內有殘丘的接觸部位、輸水涵管管壁四周部位等。其接觸體彈性模量的差異導致固結變形相互不能協調，產生裂縫，續而發生滲透破壞與變形破壞的相互作用，結果貫穿性的集中滲流發生，這類案例很多，可以引以為戒。

4、非正常滲流的處理方案

在滲流處理技術方案上，目前國內解決壩體滲流病害時的原則必須形成連續的防滲帷幕，對防滲的厚度和密實度還提出設計要求。防滲帷幕對于水庫大壩筑壩材料的密度和強度指標進入衰退老化期的病險庫加固是必要的，但對于大壩出現非正常滲流的處理方案上，不一定采用幕墻封閉的處理方式，實踐證明，防滲幕墻方案在處理非正滲流時不能持久發揮效益，當貫穿性的集中滲流形成后，采用防滲帷幕方案，實際上是對不需加固部位進行了多余的防滲處理，而對已形成通道，需要全部充填的部位只對切割到的部分空洞段實施了封堵，對于未填充的空穴空間仍充滿水體，存在水壓力，隨著庫水位變化，水壓力在時間和細微通道作用下，最后會再次形成滲流通道。也就是說對發生貫穿性滲流只依靠采取防滲帷幕方案不僅經濟性差，防滲效果的耐久性也不好。

5、非正常滲流的灌漿處理

對滲漏通道充填灌漿是普遍采用的手段，充填灌漿是通過鉆孔向壩體內灌漿，灌入漿液使裂縫孔隙充填粘合，形成一定強度具有阻水性能的固體。同時在充填過程中灌漿產生擠壓力，對周圍土體產生擠壓效應，使未能進入漿液的細小裂縫受到壓縮和擠密。根據灌漿充填裂縫機理，充填灌漿對水庫大壩非正常滲流病害整治效果顯著。具體的技術方案分為兩個步驟，空隙切割灌漿與空隙充填彌合灌漿。第一步，空隙切割灌漿，這一步實際意義不是充填孔隙，是確定通向貫通通道的灌漿孔位置，實施時通過吃漿量判斷灌漿孔與空洞部位是否聯通。灌漿采用粘土漿液，由于它顆粒細小，可分散成粒徑0..001—5um的微粒，施灌分散程度高，這就為流入切割空隙和吃漿表現創造了條件。當一旦有大量吃漿表現，就找準了第一孔，續而沿著滲流方向延伸順勢跟進，不斷找準與空洞相連的灌漿孔，沿滲流通道布均灌漿孔，完成空隙切割灌漿。要注意施工順序，是從大壩背水坡下游溢出點附近開始向上游實施。第二步充填彌合灌漿，灌漿方法是常規的，要注意的是灌漿材料的采用，根據對片狀、蜂窩狀、和脈管型洞穴類型的不同，施灌材料所形成封堵機理的不同，采用水泥漿、水泥砂漿漿液。一般先采用水泥漿施灌，當吃漿量大時改為水泥砂漿，不要過早使用水泥砂漿，會造成對滲流通道攔駕而不能對整個通道充填密實。另一點注意的是施工順序自大壩上游順壩坡向下游施工。

6、土壩非正常滲流檢測

一旦壩體出現非正常滲流會引相關部門高度重視，請專業檢測部門對壩體進行檢測，查找滲流位置。對均質土壩壩體內部產生的集中滲流，一般采用物探檢測的方法，有高密度電法和自然電場法等。高密度電法根據富水區較正常介質電阻率低的特點，通過觀測地下介質電阻率的變化，可檢測出滲流部位所形成的滲漏帶；自然電場法利用水流破壞了電位的平衡，形成了極化，產生了過濾電場，通過自然電位的變化確定集中滲流位置。多項工程檢測結果顯示，由于物探是間接推斷，檢測結果與實際相符的情況不多，有的還大相徑庭。介紹一種簡易測壓管觀測方法，從溢出處沿壩坡向上埋設臨時測壓管，具體方法，將直徑5cm的塑料pvc管四周鉆孔，用硬質木料做成直徑6cm沖頭，一頭尖的，另一端縮徑后與塑料管固定。用一鋼管穿入塑料管對著沖頭打入，觀察各位置管內水位變化，判斷滲流通道，實踐證明，這是一種直觀的即經濟又行之有效滲流檢測方法。

參考文獻：

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